Herausgeber: Ulink Media
In der zweiten Jahreshälfte 2021 nutzte das britische Raumfahrt-Startup SpaceLacuna erstmals ein Radioteleskop im niederländischen Dwingeloo, um LoRa-Daten vom Mond zurückzuspiegeln. Dies war hinsichtlich der Qualität der Datenerfassung ein beeindruckendes Experiment, da eine der Nachrichten sogar einen vollständigen LoRaWAN®-Frame enthielt.
Lacuna Speed nutzt eine Reihe erdnaher Satelliten, um Informationen von Sensoren zu empfangen, die mit Semtechs LoRa-Ausrüstung und bodengestützter Hochfrequenztechnologie integriert sind. Der Satellit schwebt alle 100 Minuten in 500 Kilometern Höhe über den Polen der Erde. Während sich die Erde dreht, decken die Satelliten den Globus ab. LoRaWAN wird von Satelliten genutzt, was Batterielaufzeit spart, und Nachrichten werden kurzzeitig gespeichert, bis sie ein Netzwerk von Bodenstationen durchlaufen. Die Daten werden dann an eine Anwendung im terrestrischen Netzwerk weitergeleitet oder können in einer webbasierten Anwendung angezeigt werden.
Dieses Mal dauerte das von Lacuna Speed gesendete LoRa-Signal 2,44 Sekunden und wurde vom selben Chip empfangen. Die Ausbreitungsdistanz betrug etwa 730.360 Kilometer, was möglicherweise die bisher längste Distanz der LoRa-Nachrichtenübertragung ist.
Im Bereich der Satelliten-Boden-Kommunikation auf Basis der LoRa-Technologie wurde auf der TTN-Konferenz (TheThings Network) im Februar 2018 ein Meilenstein erreicht, der die Einsatzmöglichkeiten von LoRa im Satelliten-Internet der Dinge belegte. Während einer Live-Demonstration empfing der Empfänger LoRa-Signale von einem niedrig umlaufenden Satelliten.
Die Nutzung bestehender Low-Power-Langstrecken-IoT-Technologien wie LoRa oder NB-IoT zur direkten Kommunikation zwischen IoT-Geräten und Satelliten im Erdorbit kann heute als Teil des Low-Power-WAN-Marktes betrachtet werden. Diese Technologien sind eine interessante Anwendung, bis ihr kommerzieller Wert allgemein anerkannt ist.
Semtech hat LR-FHSS auf den Markt gebracht, um die Marktlücke im Bereich der IoT-Konnektivität zu schließen
Semtech hat in den letzten Jahren an LR-FHSS gearbeitet und Ende 2021 offiziell die Erweiterung der LoRa-Plattform um LR-FHSS-Unterstützung angekündigt.
LR-FHSS steht für LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum. Wie LoRa handelt es sich um eine Physical-Layer-Modulationstechnologie mit weitgehend gleichen Leistungsmerkmalen wie LoRa, wie z. B. Empfindlichkeit, Bandbreitenunterstützung usw.
LR-FHSS kann theoretisch Millionen von Endknoten unterstützen, was die Netzwerkkapazität deutlich erhöht und das Kanalüberlastungsproblem löst, das das Wachstum von LoRaWAN bisher behinderte. Darüber hinaus bietet LR-FHSS eine hohe Störfestigkeit, verringert Paketkollisionen durch verbesserte spektrale Effizienz und verfügt über die Fähigkeit zur Uplink-Frequenzsprungmodulation.
Durch die Integration von LR-FHSS eignet sich LoRa besser für Anwendungen mit hoher Terminaldichte und großen Datenpaketen. Daher bietet das LoRa-Satellitenprogramm mit integrierten LR-FHSS-Funktionen mehrere Vorteile:
1. Es kann auf die zehnfache Terminalkapazität des LoRa-Netzwerks zugreifen.
2. Die Übertragungsdistanz ist länger, bis zu 600-1600 km;
3. Stärkere Entstörung;
4. Es wurden niedrigere Kosten erzielt, einschließlich Verwaltungs- und Bereitstellungskosten (es muss keine zusätzliche Hardware entwickelt werden und es stehen eigene Satellitenkommunikationsfunktionen zur Verfügung).
Die LoRaSX1261- und SX1262-Transceiver sowie die LoRaEdgeTM-Plattformen von Semtech und das V2.1-Gateway-Referenzdesign werden bereits von lr-fhss unterstützt. Daher können in der Praxis Software-Upgrades und der Austausch von LoRa-Terminals und -Gateways zunächst die Netzwerkkapazität und die Entstörungsfähigkeit verbessern. In LoRaWAN-Netzwerken mit V2.1-Gateways können Betreiber die neue Funktion durch ein einfaches Gateway-Firmware-Upgrade aktivieren.
Integriertes LR – FHSS
LoRa erweitert sein App-Portfolio weiter
BergInsight, ein Marktforschungsinstitut für das Internet der Dinge, hat einen Forschungsbericht zum Thema Satelliten-IoT veröffentlicht. Daten zeigen, dass die Zahl der weltweiten Satelliten-IoT-Nutzer trotz der negativen Auswirkungen von COVID-19 im Jahr 2020 auf 3,4 Millionen gestiegen ist. Es wird erwartet, dass die Zahl der weltweiten Satelliten-IoT-Nutzer in den nächsten Jahren um durchschnittlich 35,8 % wachsen und im Jahr 2025 15,7 Millionen erreichen wird.
Derzeit haben nur 10 % der Regionen der Welt Zugang zu Satellitenkommunikationsdiensten, was einen breiten Marktraum für die Entwicklung des Satelliten-IoT sowie eine Chance für Satelliten-IoT mit geringem Stromverbrauch bietet.
LR-FHSS wird auch die weltweite Verbreitung von LoRa vorantreiben. Die Erweiterung der LoRa-Plattform um LR-FHSS ermöglicht nicht nur eine kostengünstigere, flächendeckende Konnektivität in abgelegenen Gebieten, sondern stellt auch einen wichtigen Schritt hin zur großflächigen IoT-Nutzung in dicht besiedelten Gebieten dar. Dies wird die weltweite Verbreitung von LoRa weiter fördern und innovative Anwendungen erweitern:
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Unterstützen Sie Satelliten-IoT-Dienste
LR-FHSS ermöglicht Satelliten die Verbindung zu riesigen entlegenen Gebieten der Welt und unterstützt so die Positionierungs- und Datenübertragungsanforderungen in Gebieten ohne Netzabdeckung. Zu den Anwendungsfällen von LoRa gehören die Verfolgung von Wildtieren, die Ortung von Containern auf Schiffen auf See, die Ortung von Vieh auf Weiden, intelligente Landwirtschaftslösungen zur Verbesserung der Ernteerträge und die Verfolgung globaler Vertriebsgüter zur Verbesserung der Lieferketteneffizienz.
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Unterstützung für häufigeren Datenaustausch
In bisherigen LoRa-Anwendungen, wie Logistik und Anlagenverfolgung, intelligenten Gebäuden und Parks, Smart Homes und Smart Communities, wird die Anzahl der LoRa-modulierten Semaphoren in der Luft aufgrund längerer Signale und häufigerer Signalaustausche in diesen Anwendungen deutlich zunehmen. Das daraus resultierende Kanalüberlastungsproblem bei der LoRaWAN-Entwicklung kann auch durch die Aufrüstung von LoRa-Terminals und den Austausch von Gateways gelöst werden.
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Verbessern Sie die Tiefenabdeckung in Innenräumen
Neben der Erweiterung der Netzwerkkapazität ermöglicht LR-FHSS tiefere Indoor-Endknoten innerhalb derselben Netzwerkinfrastruktur und erhöht so die Skalierbarkeit großer IoT-Projekte. LoRa ist beispielsweise die bevorzugte Technologie im globalen Smart-Meter-Markt, und eine verbesserte Indoor-Abdeckung wird ihre Position weiter stärken.
Immer mehr Akteure im Low-Power-Satelliten-Internet der Dinge
Es entstehen weiterhin LoRa-Satellitenprojekte im Ausland
McKinsey prognostiziert, dass weltraumgestütztes IoT bis 2025 einen Wert von 560 bis 850 Milliarden US-Dollar erreichen könnte. Dies dürfte der Hauptgrund dafür sein, dass so viele Unternehmen auf den Markt drängen. Derzeit haben fast Dutzende von Herstellern Pläne für satellitengestützte IoT-Netzwerke vorgelegt.
Aus Sicht des Auslandsmarktes ist Satelliten-IoT ein wichtiger Innovationsbereich. LoRa, als Teil des Low-Power-Satelliten-Internets der Dinge, hat in Überseemärkten eine Reihe von Anwendungen gefunden:
Im Jahr 2019 begannen Space Lacuna und Miromico mit kommerziellen Tests des LoRa-Satelliten-IoT-Projekts, das im darauffolgenden Jahr erfolgreich in der Landwirtschaft, der Umweltüberwachung und der Anlagenverfolgung eingesetzt wurde. Durch den Einsatz von LoRaWAN können batteriebetriebene IoT-Geräte ihre Lebensdauer verlängern und Betriebs- und Wartungskosten sparen.
IRNAS ist eine Partnerschaft mit Space Lacuna eingegangen, um neue Einsatzmöglichkeiten für die LoRaWAN-Technologie zu erkunden, darunter die Verfolgung von Wildtieren in der Antarktis und von Bojen mithilfe des LoRaWAN-Netzwerks, um dichte Sensornetzwerke in der Meeresumwelt einzusetzen und so Anlegeanwendungen und Rafting zu unterstützen.
Swarm (von Space X übernommen) hat die LoRa-Geräte von Semtech in seine Konnektivitätslösungen integriert, um die bidirektionale Kommunikation zwischen Satelliten in erdnaher Umlaufbahn zu ermöglichen. Dies eröffnete Swarm neue Anwendungsszenarien für das Internet der Dinge (IoT) in Bereichen wie Logistik, Landwirtschaft, vernetzte Fahrzeuge und Energie.
Inmarsat ist eine Partnerschaft mit Actility eingegangen, um das Inmarsat LoRaWAN-Netzwerk aufzubauen, eine Plattform auf Basis des Inmarsat ELERA-Backbone-Netzwerks, die eine Fülle von Lösungen für IoT-Kunden in Sektoren wie Landwirtschaft, Energie, Öl und Gas, Bergbau und Logistik bieten wird.
Am Ende
Auf dem gesamten ausländischen Markt gibt es nicht nur viele ausgereifte Anwendungen des Projekts. Omnispace, EchoStarMobile, Lunark und viele andere versuchen, das LoRaWAN-Netzwerk zu nutzen, um IoT-Dienste zu geringeren Kosten, mit größerer Kapazität und größerer Abdeckung anzubieten.
Obwohl die LoRa-Technologie auch dazu verwendet werden kann, Lücken in ländlichen Gebieten und an den Meeren zu schließen, wo es keine herkömmliche Internetabdeckung gibt, ist sie eine großartige Möglichkeit, das „Internet von allem“ anzugehen.
Aus Sicht des Inlandsmarktes steckt die Entwicklung von LoRa in dieser Hinsicht jedoch noch in den Kinderschuhen. Im Vergleich zum Ausland ist dies mit größeren Schwierigkeiten verbunden: Die Nachfrageseite ist mit der Inmarsat-Netzabdeckung bereits sehr gut und die Datenübertragung in beide Richtungen möglich, sodass sie nicht stark ist. China ist in Bezug auf die Anwendung noch relativ begrenzt und konzentriert sich hauptsächlich auf Containerprojekte. Aus diesen Gründen ist es für inländische Satellitenunternehmen schwierig, die Anwendung von LR-FHSS voranzutreiben. Aufgrund großer Unsicherheiten, der Größe oder Größe der Projekte und langer Zyklen sind derartige Projekte stark kapitalabhängig.
Veröffentlichungszeit: 18. April 2022